Разработка системы для моделирования радиолокационной обстановки, которая бы позволила получать файлы на персональной ЭВМ, содержащие цифровое представление радиолокационной обстановки

Аннотация
Платонов М. В.  Системацифрового моделирования радиолокационной обстановки. – Челябинск,  ЮУрГУ,  ЭВМ, 2003, 105 с., 18 ил., библиография литературы – 25 наименований, 8 листовчертежей ф. А1.
Настоящий дипломныйпроект посвящен разработке программного комплекса для цифрового моделированиярадиолокационной обстановки. Разрабатываемая система не имеет аналогов иявляется перспективным изделием в рамках моделирования процессов радиолокации иобработки принимаемых радиолокационных сигналов.
После анализатехнического задания была выбрана структура программного комплекса, разработанпользовательский интерфейс и программно реализованы математические моделирадиолокационных объектов.
В пояснительной запискесодержится экономическое обоснование необходимости проведения работ, выполненосетевое планирование и разработаны мероприятия по безопасности жизнедеятельностипри работе пользователя при работе с персональной ЭВМ. В технологической частиприведен разработанный программный документ – техническое задание.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1    Постановка задачи
1.1 Основные понятия
1.2 Цель дипломного проектирования
1.3 Реализуемые функции
2    Разработка математического обеспечения
2.1 Математическая модель радиолокационнойобстановки
2.2 Математическая модель РЛС
2.2.1  Математическая модель антенны
2.2.2  Математическая модель передающего устройства
2.2.3  Математическая модель приемного устройства
2.3 Разработка связей между моделями
3    Разработка программного комплекса
3.1 Разработка структуры программного комплекса
3.2 Разработка  алгоритмов работы программного комплекса
3.2.1  Общий алгоритм работы программного комплекса
3.2.2  Разработка алгоритма реализацииматематических моделей
3.3 Программная реализация математических моделей
3.4 Разработка интерфейса пользователя
3.4.1  Выбор среды разработки
3.4.2  Описание интерфейса пользователя
4    Технологический раздел
4.1 Постановка задачи
4.2 Текст документа
4.2.1  Основание для разработки
4.2.2  Назначение разработки
4.2.3  Область применения
4.2.4  Требования к программному изделию
4.2.5  Требования к программной документации
4.2.6  Технико-экономические показатели
4.2.7  Стадии и этапы разработки
5    Вопросы безопасности жизнедеятельности
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
5.1.1  Опасные производственные факторы
5.1.2  Вредные производственные факторы
5.2 Мероприятия по безопасности при работе с дисплейнойтехникой
5.2.1  Электробезопасность
5.2.2  Пожаробезопасность
5.2.3  Микроклиматические параметры
5.2.4  Освещение
5.2.5  Электромагнитное излучение
5.2.6  Шум
5.2.7  Эргономика, производственная эстетика и культурапроизводства
6    Организационно-экономический раздел
6.1 Сетевое планирование
6.1.1  Составление перечня работ и построение сетевого графика
6.1.2  Расчет параметров сетевого графика
6.2 Смета затрат на проведение работ
6.2.1  Расходные материалы
6.2.2  Командировочные расходы
6.2.3  Контрагентские расходы
6.2.4  Расходы на покупные изделия и специальное оборудование
6.2.5  Заработная плата сотрудников
6.2.6  Отчисления на социальные нужды
6.2.7  Накладные расходы
6.2.8  Смета затрат на выполнение всех работ
6.3 Анализ технико-экономическойэффективности
Заключение
Списоксокращений
Литература
Приложения
1  Структура пакета данных на 2 листах ф. А4
2  Заголовочный файл для реализации математических моделей на4 листах ф. А4
3  Графическая часть на 8 листах ф. А1

/>/>Введение
Постоянно растущаяинтенсивность полетов и увеличение числа гражданских рейсов воздушноготранспорта требуют более широкого внедрения радиоэлектронных средств дляобеспечения управления воздушным движением, навигации и посадки. Безопасность ирегулярность полетов самолетов в значительной степени зависит от состава оборудования,рациональной компоновки и его безотказной работы. Для контроля местоположениясамолета на трассе применяются наземные радиолокационные станции (РЛС).
При проектировании иразработке РЛС в целом или отдельных модулей встает задача выбора параметров ирежимов работы, проверка работоспособности и отладка разрабатываемого изделия.
В реальных условиях дляпроверки работоспособности всей РЛС или отдельного модуля необходимоосуществить выезд на испытательный полигон, предварительно договорившись сруководством специализированной летной организации на проведение тренировочныхполетов в заданном районе по заданным траекториям.
Очевидно, что при такомподходе стоимость разработки заметно увеличивается. Увеличиваются также срокиразработки, поскольку изготовление и доработка тестируемых блоков и модулейтребует дополнительного времени и людских ресурсов. В случае обнаружениянеустранимых ошибок в конструкции изделия из-за неправильного выбора параметровили режимов работы зачастую требуется повторное изготовление всего блока илимодуля.
Темой данной дипломнойработы является разработка системы для моделирования радиолокационнойобстановки, которая бы позволила получать файлы на персональной ЭВМ, содержащиецифровое представление радиолокационной обстановки. Данные файлы могут бытьиспользованы для проверки корректности работы реальных устройств обработкипринимаемых радиолокационных сигналов, реализуемых на программируемыхлогических интегральных схемах и цифровых сигнальных процессорах.
Создание подобной системыпозволит проводить испытание, проверку и настройку опытных образцов схем иустройств непосредственно на месте разработки, без выезда на испытательныйполигон, что позволит снизить затраты на разработку.
Поскольку станетвозможным создание практически любой радиолокационной обстановки, то можнобудет промоделировать самую критическую в плане обнаружения цели обстановку ипроверить работу оборудования в этом режиме.
Данную систему можнотакже применять как макет для обучения студентов радиотехнических специальностейвузов основам радиолокации и последующей обработки информации.
Подобная система не имеетаналогов и является новым перспективным изделием в рамках моделированияпроцессов радиолокации и обработки принимаемых радиолокационных сигналов.
/> 

1Постановка задачи
/> 
1.1Основные понятия
Прежде чем описыватьработу и назначение программного комплекса введем основные понятия иопределения, необходимые для знакомства с данной предметной областью ипонимания основных идей, заложенных при разработке программного комплекса.
Радиолокация – этообласть радиотехники, обеспечивающая радиолокационное наблюдение различныхобъектов, т.е. их обнаружение, измерение координат и параметров движения, атакже выявление некоторых структурных или физических свойств путемиспользования отраженных или переизлученных объектами радиоволн либо ихсобственного радиоизлучения.
Радиотехническиеустройства радиолокационного наблюдения называются радиолокационными станциями(РЛС). Сами же объекты радиолокационного наблюдения именуются радиолокационнымицелями.
Источникомрадиолокационной информации является радиолокационный сигнал. В зависимости отспособов его получения различают следующие виды радиолокационного наблюдения.
1. Радиолокация спассивным ответом, основанная на том, что излучаемые РЛС колебания –зондирующий сигнал – отражаются от цели и попадают в приемник РЛС в видеотраженного сигнала или эхо-сигнала. Важным требованием к целям в этом случаеявляется отличие от отражающих свойств окружающей среды.
2. Радиолокация сактивным ответом, характеризуется тем, что ответный сигнал является неотраженным, а переизлученным с помощью специального ответчика – ретранслятора.При этом заметно повышается дальность  и контрастность радиолокационногонаблюдения, что позволяет использовать данный вид радиолокации для наблюдениярадиолокационных целей на больших расстояниях, а также искусственных спутниковЗемли.
3. Пассивная радиолокацияоснована на приеме собственного радиоизлучения целей, преимущественномиллиметрового и сантиметрового диапазонов.
Основными составнымичастями РЛС являются приемник, передатчик, антенное устройство и оконечноеустройство.
/>
Рисунок 1.1 – Структурнаясхема простейшей импульсной РЛС
У большинства РЛСприемная и передающая антенны расположены в непосредственной близости друг отдруга, а РЛС с импульсной модуляцией (наиболее широко используемые в настоящеевремя) обычно имеет одну антенну, снабженную специальным антеннымпереключателем для перехода из режима передачи в режим приема и обратно(рисунок 1.1). В импульсных РЛС антенный переключатель содержит разрядникизащиты приемника и блокировки передатчика, которые коммутируют антенну либо спередатчиком, либо с приемником.
Передатчик РЛСвырабатывает высокочастотные колебания, которые модулируются по амплитуде,частоте или фазе иногда весьма сложным образом. Эти колебания передаются в антенноеустройство и образуют зондирующий сигнал.
Излучаемые колебаниянельзя считать радиолокационным сигналом, т.к. они никакой информации о цели ненесут. После того как электромагнитная волна, падающая на цель (первичнаяволна), вызывает в ее теле вынужденные колебания электрических зарядов, цельподобно обычной антенне создает электромагнитное поле. Это поле в дальней зонепредставляет собой вторичную, т.е. отраженную электромагнитную волну, создающуюв РЛС радиолокационный сигнал, который является носителем информации о цели.
Приемник РЛС необходимдля оптимального выделения полезного сигнала из помех (первичная обработкасигнала). Оконечное (выходное) устройство служит для представлениярадиолокационной информации в нужной потребителю форме.
Радиолокационнаяобстановка есть совокупность отраженных от радиолокационных объектов сигналов,излучаемых РЛС. На распространение сигналов в пространстве также оказываютвлияние условия окружающей среды /1/.
Все возможныерадиолокационные объекты (цели) можно разделить на сосредоточенные ираспределенные в пространстве. К сосредоточенным относятся объекты, размерыкоторых заметно меньше элементов разрешающего объема РЛС. Разрешающий объем — это часть пространства, облучаемого РЛС, в пределах которого цели не наблюдаютсяраздельно. Сосредоточенные цели, в свою очередь, можно разделить на одиночные игрупповые, состоящие из ряда  независимых одиночных целей. Одиночныесосредоточенные цели называются точечными целями. Они практически не изменяютформу отраженного сигнала. К распределенным целям относятся земная и воднаяповерхность (поверхностные цели), облака, дождь, снег, туман (объемные цели).
/> 

1.2 Цельдипломного проектирования
При проектировании иразработке РЛС в целом или отдельных модулей встает задача выбора параметров ирежимов работы, проверка работоспособности и отладка разрабатываемого изделия.
В реальных условиях дляпроверки работоспособности всей РЛС или отдельного модуля необходимоосуществить выезд на испытательный полигон, предварительно договорившись сруководством специализированной летной организации на проведение тренировочныхполетов в заданном районе по заданным траекториям. В ходе испытаний принимаемыеРЛС сигналы фиксируются при помощи специального устройства для записи илицифрового магнитофона, подключенного к приемному тракту, как показано нарисунке 1.2.
Входной аналоговыйсигнал, содержащий сведения о радиолокационной обстановке, обрабатывается вприемном тракте РЛС, оцифровывается и записывается в цифровом виде в выходнойфайл. Выходной файл содержит как данные о радиолокационной обстановке, так иданные о параметрах конкретной РЛС. Анализ данного файла может дать некоторыесведения о работе РЛС.
/>
Рисунок 1.2 – Схемавключения записывающего устройство в приемный тракт РЛС
Очевидно, что при такомподходе стоимость разработки заметно увеличивается. Увеличиваются также срокиразработки, поскольку изготовление и доработка тестируемых блоков и модулейтребует дополнительного времени и людских ресурсов. В случае обнаружениянеустранимых ошибок в конструкции изделия из-за неправильного выбора параметровили режимов работы зачастую требуется повторное изготовление всего блока илимодуля.
Для снижения всехвышеперечисленных затрат ранее записанные файлы с данными о радиолокационнойобстановке можно подавать на вход реальных устройств обработки (рисунок 1.3), итем самым можно промоделировать работу всей РЛС без выезда на испытательныйполигон.
Информация, записанная вфайле, вновь преобразуется в аналоговый вид и подается на устройство обработкиинформации, реализованные в РЛС. На оконечном устройстве РЛС (мониторе, пультедиспетчера) отображается уже обработанная информация, а поскольку входнойсигнал известен, то можно судить о качестве обработки.
Может применяться такжееще один цифровой магнитофон, позволяющий записывать уже обработаннуюинформацию с входа оконечного устройства, что позволит получить более полнуюинформацию о качестве обработки входного сигнала.
/>
Рисунок 1.3 – Схема дляпроверки аналогово-цифровых устройств обработки информации
Другим вариантом проверкиоборудования РЛС может служить схема представленная на рисунке 1.4 ииспользоваться для проверки цифровых устройств обработки информации, когда нетребуется перевод информации в аналоговый вид.
Подход к анализуинформации остается тем же.
/>
Рисунок 1.4 – Схема дляпроверки цифровых устройств обработки информации
Подобный подход позволяетпроверить работу разрабатываемого изделия на его модели, т.е. уже на этапепроектирования можно проверить некоторые технические решения, выбрать режимыработы и параметры разрабатываемого изделия.
Если моделировать файлы сданными о радиолокационной обстановке на персональном компьютере, то можнопромоделировать работу всей РЛС и проверить работу в самой критической с точкизрения обнаружения сигнала обстановке. Использование ПЭВМ для разработкиповышает культуру производства, снижает сроки на разработку и материальныезатраты.
Таким образом, цельдипломного проектирования – разработка программного комплекса для моделированиярадиолокационной обстановки на персональном компьютере, позволяющегомоделировать радиолокационную обстановку по заданным параметрам, создаватьвыходной файл, содержащий рассчитанную модель, использовать полученный файл дляпроверки реальных устройств обработки информации.
/> 

1.3Реализуемые функции
После анализатехнического задания были выделены следующие функции, которые должнывыполняться разрабатываемым программным комплексом:
1. Функция организацииинтерфейса с пользователем. Программный комплекс в рамках организацииинтерфейса с пользователем должен реализовывать следующие функции:
– функция модификацииданных – необходимо организовать ввод пользователем параметров, характеризующихконкретную РЛС и радиолокационную обстановку. Необходимо проверять вводимыеданные на непротиворечивость и корректность. При разработке следует учесть, чтос программным комплексом, возможно, будут работать пользователи, уровеньподготовки которых для работы на персональной ЭВМ является невысоким;
– функция загрузки исохранения данных – необходимо обеспечить возможность сохранения введенныхпользователем данных и их последующую загрузку из типизированных файлов;
– функция формированиявыходного файла – по результатам моделирования необходимо сформировать выходнойфайл, который может использоваться для проверки реальных устройств обработкисигналов.
2. Функция организацииобмена данными с цифровыми устройствами обработки сигналов  – необходимоорганизовать загрузку данных из файлов с радиолокационной обстановкой вреальные устройства обработки сигналов. Программный комплекс в рамкахорганизации обмена данными с цифровыми устройствами обработки сигналов долженреализовывать следующие функции:
– функция определениядоступных аппаратных ресурсов – при инициализации программного комплексанеобходимо произвести определение доступных аппаратных ресурсов, поискдрайверов для данных устройств и их инициализацию;
– функция обмена даннымис доступными аппаратными ресурсами – непосредственно организация обмена даннымисо специализированным устройством под управлением ранее выбранного драйвера.
3. Организация обменаданными с внешними приложениями – необходимо организовать обмен данными с другимиприложениями в виде графической информации и информации, которая может бытьиспользована для организации процесса моделирования, самими результатамимоделирования.
4. Моделированиерадиолокационной обстановки – по введенным пользователем данным, необходимопроизвести расчет сигналов, образующих радиолокационную обстановку.

/>2 Разработка математическогообеспечения
 
В настоящее времямоделирование различных процессов и явлений широко используется дляразнообразнейших исследований и разработок в различных областях науки итехники. Применение современной вычислительной техники позволяет получатьдостаточно точные модели, максимально точно описывающие моделируемое явлениеили процесс. Наиболее широко используется математическое и имитационноемоделирование.
В основе математическогомоделирования лежат математические модели – каждый процесс или явлениеописывается при помощи математических уравнений, что требует серьезногоматематического аппарата. Реализация математических моделей на ПЭВМ возможнапри использовании численных методов для реализации различных математическихфункций и операторов, что вносит погрешность в расчеты.
Имитационноемоделирование подразумевает получение и использование модели, описывающеемеханику процесса или явления, т.е. то, как протекает процесс в реальнойобстановке и что лежит в основе этого процесса. Имитационное моделирование, восновном, опирается на физические законы, для реализации которых такженеобходим аппарат математических функций.
Наиболее приемлемымспособом для описания моделируемой предметной области в данном дипломномпроекте может служить имитационное моделирование, основанное на математическихмоделях некоторых атомарных объектов. В качестве такого объекта, как будетпоказано ниже, можно взять точечную цель, а всю модель РЛС разделить на моделиосновных ее модулей. В этом случае будет достигнут компромисс между точностьюмодели и суммарными вычислительными затратами на реализацию модели.

/>2.1 Математическая модельрадиолокационной обстановки
Радиолокационнаяобстановка характеризуется расположением и характером радиолокационных объектов(целей) в зоне действия РЛС, а также условиями окружающей среды, оказывающимивлияние на распространение радиолокационных сигналов.
При распространениирадиоволн следует учитывать явление дисперсии волн, т.е. зависимость фазовойскорости от частоты сигнала. Явление дисперсии наблюдается вследствие того, чтокоэффициент преломления атмосферы отличается от единицы, т.е. скоростьэлектромагнитных волн в этом случае несколько меньше скорости света.
Другим существеннымэффектом распространения радиоволн в реальной среде является искривлениенаправления распространения или рефракция волн. Это явление может возникнуть внеоднородной среде, т.е. среде с изменяющимся от точки к точке коэффициентомпреломления /4/.
Поскольку все эти эффектыслабо изменяют характеристики радиолокационного сигнала, то ими можнопренебречь.
Любая радиолокационнаяцель или объект характеризуется своим местоположением в пространстве,параметрами движения, эффективной отражающей поверхностью (ЭПР), а такжефункцией распределения ЭПР по поверхности объекта (для распределенныхобъектов).
Местоположение объекта(цели) характеризуется положением центра масс этого объекта (цели) в некоторойопорной системе координат /2/. В радиолокации наиболее часто применяют местнуюсферическую систему координат, начало которой находится в точке размещенияантенны РЛС.
В наземной РЛС одна изосей координатной системы обычно совпадает с северным направлением меридиана,проходящего через позицию антенны РЛС, и местоположением цели Ц находится порезультатам измерения наклонной дальности D, азимута α и угла места β(рисунок 2.1). При этом система неподвижна относительно земной поверхности.

/>
Рисунок 2.1 – Местныесферические координаты
Измерение дальности  доцели радиотехническими методами основано на постоянстве скорости ипрямолинейности распространения радиоволн, которые выдерживаются в реальныхусловиях с достаточно большой точностью. Измерение дальности сводится кфиксации моментов излучения зондирующего сигнала и приема отраженного сигнала иизмерению временного интервала между этими двумя моментами. Время запаздыванияотраженного импульса:
/>                                                                             (1)
где    D – расстояние между РЛС и целью(рисунок 2.1), м;
c – скорость распространениярадиоволн, м/с.
Для определениярадиальной скорости движущегося объекта используют эффект Доплера /3/, которыйзаключается в изменении частоты наблюдаемых колебаний, если источник инаблюдатель движутся друг относительно друга. Поэтому задача определениярадиальной скорости сводится к определению частоты отраженных колебаний посравнению с излучаемыми. Простейший и наиболее удобный для радиолокации выводколичественных соотношений при эффекте Доплера основан на рассмотрении процесса«передача – отражение – прием» как единого. Пусть в антенну поступаютколебания:
/>                             (2)
Отраженный от неподвижнойцели и запаздывающий на время tЗ сигнална входе приемника будет иметь вид:
/>                                 (3)
Здесь имеет место сдвигфаз:
/>        (4)
а также постоянный сдвигфаз φЦ, возникающий при отражении. При удалении от РЛС спостоянной радиальной скоростью дальность.
/>                                                                         (5)
где    VP – радиальная скорость цели (рисунок2.2), м/с.
/>
Рисунок 2.2 – Радиальнаяскорость цели относительно РЛС

Подставляя соответствующеезначение /> из(1) в (4),  получаем:
/>(6)
Частота отраженныхколебаний, определяемая посредством производной фазы колебаний φСпо времени, равна:
/>                                             (7)
Отсюда />                            (8)
т.е. при удалении цели отРЛС частота отраженных колебаний ниже, чем излучаемых.
Величина
/>                                                               (9)
именуется доплеровскойчастотой.
Мощность отраженногосигнала на входе приемника РЛС зависит от целого ряда факторов /4/ и, преждевсего, от отражающих свойств цели. Первичная (падающая) радиоволна наводит наповерхности цели токи проводимости (для проводников) или токи смещения (длядиэлектриков). Эти токи являются источником вторичного излучения в разныхнаправлениях.
Отражающие свойства целейв РЛС принято оценивать эффективной площадью рассеяния (ЭПР) цели S:
/>                            (10)
где    ξ –коэффициент деполяризации вторичного поля (0 ≤ ξ ≤ 1);
          PОТР= S·D·П1 – мощность отраженного сигнала, Вт;
П1 – плотность потока мощностирадиолокационного сигнала на сфере радиусом R в окрестности точки, где находится цель, Вт/м2;
D– значение диаграммы обратногорассеяния (ДОР) в направлении на радиолокатор;
S – полная площадь рассеяния цели, м2.
ЭПР цели представляетсобой выраженный в квадратных метрах коэффициент, учитывающий отражающиесвойства цели и зависящий от конфигурации цели, электрических свойств еематериала и отношения размеров цели к длине волны.
Данную величину можнорассматривать как некоторую эквивалентную цели нормальную радиолучу площадкуплощадью S, которая, изотропно рассеивая всюпадающую на нее от РЛС мощность волны, создает в точке приема ту же плотностьпотока мощности, что и реальная цель. Эффективная площадь рассеяния не зависитни от интенсивности излучаемой волны, ни от расстояния между станцией и целью.
Поскольку измерение ЭПРреальных объектов на практике затруднено из-за сложной формы последних, тоиногда при расчетах оперируют с величиной отраженной от радиолокационногообъекта энергией или отношением отраженной энергии к излучаемой.
Если радиолокационныйобъект является распределенным, т.е. состоит из множества независимыхизлучателей, то для нахождения ЭПР применяют одну из двух моделей отражения. Вобеих моделях цель представляется в виде совокупности n точечных элементов, среди которых нет преобладающегоотражателя (первая модель), либо имеется один преобладающий отражатель (втораямодель), который дает стабильный отраженный сигнал.
В техническойрадиолокационной литературе /2, 4/ по радиолокации используют обобщенную модельСверлинга с распределением вида:
/>                  (11)
где    />– среднее значение ЭПР,м2.
Это выражениесоответствует распределению c2 с 2k степенямисвободы, где k определяетсложность модели отражения цели. При k = 1 получаем модель с экспоненциальным распределениемЭПР, а при k = 2 – модель цели в виде большогоотражателя, меняющего в небольших пределах ориентацию в пространстве, илинабора равноправных отражателей плюс наибольший.
Закон распределенияамплитуд отраженного сигнала сводится к обобщенному закону Релея /4/:
/>                                              (12)
где    E – амплитуда отраженного сигнала, В;
E– амплитуда отраженного сигнала отдоминирующего излучателя, В;
σ2 – дисперсия ортогональныхсоставляющих амплитуд, В2;
I– модифицированная функция Бесселяпервого рода нулевого порядка:
/>                                                  (13)
В случае групповогоизлучателя, состоящего из nточечных излучателей, диаграмма распределения ЭПР по азимутам имеет весьмасложную лепестковую структуру, зависящую от взаимного расположения отражающихэлементов и относительно расстояний между ними. Поэтому групповые цели взависимости от их углового положения относительно линии визирования могутдавать значительные колебания мощности отраженных сигналов. Эти колебанияпроисходят относительно среднего уровня, пропорционального среднему значениюЭПР при некогерентном сложении. Одновременно с колебаниями мощности отраженногосигнала наблюдаются случайные изменения времени его запаздывания и углаприхода.
Для движущихсяраспределенных целей возникает явление интерференции колебаний вторичногоизлучения от различных точек, в основе которого лежит изменение взаимногорасположения точечных отражателей цели. Эффект Доплера является следствиемданного эффекта. Для описания явления применяется диаграмма обратного рассеяния(ДОР), которая характеризует зависимость амплитуды отраженного сигнала отнаправления /2/.
Кроме того, при облучениицелей возникает явление деполяризации зондирующего сигнала, т.е. поляризацияотраженной и падающей волны не совпадают. Для реальных целей имеет местофлуктуирующая поляризация, т.е. все элементы поляризационной матрицы /1/являются случайными и необходимо воспользоваться матрицей числовыххарактеристик этих случайных величин.
При статистическомподходе к анализу радиолокационных объектов для описания функций последнихприменяется корреляционная функция или корреляционная матрица /8/, которыехарактеризуют изменение параметров объекта во времени. Недостатком данноймодели является сложность расчетов из-за необходимости применениястатистических методов и сложность организации ввода исходных параметров.
Исходя из вышесказанного,для описания радиолокационного объекта необходимо знать его положение впространстве, протяженность по дальности и азимуту (для распределенныхобъектов), ЭПР и модель ее распределения, модель движения объекта или законизменения доплеровского приращения частоты отраженного сигнала, число точечныхизлучателей (для групповых излучателей).
/>/> 
2.2Математическая модель РЛС
 
Как уже отмечалось впункте 1.1, основными модулями РЛС являются блок антенны, совместно с антеннымпереключателем, передатчик и приемное устройство. В качестве оконечногоустройства может быть использован большой класс разнообразных устройств,различающихся по способу отображения информации и не влияющих на принимаемыерадиолокационные сигналы, поэтому данный класс устройств не рассматривается.
/>/> 
2.2.1Математическая модель антенны
Одной из основныххарактеристик антенны является ее диаграмма направленности (ДНА) /5/, котораяхарактеризует зависимость излучаемой мощности от направления (рисунок 2.3).

/>
Рисунок 2.3 – Диаграмманаправленности антенны по мощности
Диаграмма направленностиантенны в плоскости азимут-дальность при постоянном угле места с равномернымраспределением поля по раскрыву выражается функцией:
/>                                                    (14)
Угол β приравномерном движении антенны по окружности можно найти по формуле:
/>                                                                                  (15)
где    ω –угловая скорость вращения антенны, рад/с.
Рассмотрим формуотраженного сигнала в РЛС кругового обзора. По мере вращения антенны амплитудазондирующих импульсов, облучающих цель, изменяется в соответствии с диаграммойнаправленности. Таким образом, зондирующий сигнал, облучающий цель, оказываетсямодулированным  и описывается функцией времени
/>                                                                      (16)
где    sП (t) – радиоимпульсы передатчика.
Предположим, что цельпрактически не изменяет длительность отраженных импульсов, а также движениемцели за время облучения можно пренебречь. Тогда отраженный сигналхарактеризуется функцией:
/>                                                   (17)
где    k – постоянный коэффициент.
Для одно-антенной РЛС, укоторой диаграмма направленности антенны при приеме описывается той же функциейFE(t), что и при передаче, сигнал на входе приемниказаписывается в виде:
/>                               (18)
Т.к. скорость вращенияантенны сравнительно невелика и смещение луча за время запаздывания гораздоменьше, чем ширина диаграммы направленности, то FE(t)≈FE(t– tЗ). Кроме того, функция, характеризующая диаграммунаправленности по мощности:
/>                                      (19)
где    β – угол, отсчитываемый в одну сторонуот максимума до азимута цели, град;
Θ0,5 – ширина диаграммы направленности пополовинной мощности, отсчитываемая в обе стороны от максимума (рисунок 2.3),град.
С учетом сказанного (17)можно представить в виде:
/>                   (20)
т.е. импульсы на входеприемника оказываются промодулированными по амплитуде в соответствии сдиаграммой направленности антенны по мощности.
Азимут цели определяетсяпо параметрам датчика преобразователя угол-код (рисунок 2.4).
/>
Рисунок 2.4 – Схемавключения датчика преобразователя угол-код
При вращении антеннысигналы от фото излучателя фиксируются фото приемником после прохождениясигналов через отверстия в пластине, размещенной на оси антенны. Сигналы отфотоприемника передаются на счетчик, который формирует импульсы, называемыеимпульсами МАИ (малые азимутные интервалы). Угол поворота антенны, а,следовательно, и азимут принимаемого радиолокационного сигнала определяется поимпульсам МАИ. Количество МАИ совпадает с коэффициентом пересчета счетчика и определяет,с какой точностью производится измерение азимута.
Исходя из вышесказанного,антенный модуль характеризуется следующими параметрами: форма диаграммынаправленности и ее ширина, коэффициент усиления антенны, количество МАИ.
/>/> 
2.2.2Математическая модель передающего устройства
Передающее устройствоможно характеризовать мощностью излучения, количеством и типом зондирующихсигналов и законом их расстановки.
Дальность действия РЛС вслучае оптимальной обработки сигнала и заданной спектральной плотности шумазависит от энергии зондирующего сигнала независимо от его формы /5/. Учитывая,что предельные мощности электронных приборов и антенно-фидерных устройствограничены, увеличение дальности неизбежно связано с повышением длительностиимпульсов, т.е. со снижением потенциальной разрешающей способности подальности.
Сложные или энергоемкиесигналы позволяют разрешать противоречивые требования повышения дальностиобнаружения и разрешающей способности. Дальность обнаружения повышается прииспользовании сигналов с большой энергией. Увеличение энергии возможно за счетувеличения либо мощности, либо длительности сигнала. Мощность в РЛС ограниченасверху возможностями генератора радиочастоты и особенно электрическойпрочностью фидерных линий, соединяющих этот генератор с антенной.Следовательно, проще повышать энергию сигнала за счет увеличения длительностисигнала. Однако сигналы большой длительности не обладают хорошим разрешением подальности. Сложные сигналы с большой базой могут разрешить эти противоречия/7/. В настоящее время широко используются частотно-модулированные (ЧМ)сигналы, как одна из разновидностей сложных сигналов.
Все множество ЧМ сигналовможно описать при помощи формулы:
/>                            (21)
где    T – длительность импульса, с;
t – время, аргумент функции,изменяется в пределах />, c;
          bk – коэффициенты разложения в ряд фазысигнала;
          f– несущая частота сигнала, Гц.
Действительно, при n = 1 получимлинейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) сигнал, у которого коэффициент b– база сигнала – может быть найденкак:
/>                                                                                  (22)
где    Δf – девиация частоты ЛЧМ сигнала, Гц.
Если взять n = 1 и девиацию частоты Δf = 0 Гц, то получим сигнал МОНО иливидеоимпульс с прямоугольной огибающей, который также широко применяемый врадиолокации для обнаружения целей на небольших расстояниях.
Другим способом повышенияэнергии сигнала при сохранении небольшой длительности импульсов являетсяиспользование пачек импульсов, т.е. ряд импульсов, разделенных межимпульснымиинтервалами, рассматривается как единый сигнал. В этом случае энергия сигналарассчитывается как сумма энергий всех импульсов /7/.
/>/> 
2.2.3Математическая модель приемного устройства
Основное назначениеприемного устройства – прием сигнала от антенного модуля, его первичнаяобработка (усиление, перевод на промежуточную частоту, фильтрация, сравнение сисходным сигналом и т.д.), оцифровка сигнала для его дальнейшей обработки.Последнее представляет наибольший интерес, т.к. именно здесь входной сигналискажается сильнее всего, поэтому одной из важнейших характеристик приемникадля цифровых систем являются характеристики АЦП приемника. Обычно для АЦПвыделяют такие параметры как число уровней квантования и частоту дискретизациианалогового сигнала.
Прием радиолокационныхсигналов обычно производится на фоне помех, которые маскируют сигналы иискажают их параметры. Наиболее распространенным видом помех являютсявнутренние шумы приемника и шумы внешних источников, которые суммируются спринимаемым радиолокационным сигналом (аддитивные шумы). Эти шумы появляются вприемной антенне за счет наводок или создаются во входных элементах приемногоустройства за счет теплового движения электронов в элементах сопротивления,дробового эффекта в электронных приборах и т.п. /4/
Наличие шума врадиолокационном приемнике будет всегда мешать точной оценки временного ичастотного положения отраженного сигнала. В наилучшем случае значенияпараметров, которые могут быть получены при измерении сигнала (в присутствиишума), представляют собой лишь оценки этих параметров. Для оценки точностиизмерения параметров применяется функция правдоподобия /3/.
Шум характеризуетсяравномерным распределением мощности по спектру практически от нулевых частот донекоторого достаточно большого значения граничной частоты. При описаниистатистических свойств шума часто пользуются идеализированной моделью такназываемого белого шума, спектральная плотность которого постоянна во всемдиапазоне частот. Распределение вероятностей напряжения шума являетсянормальным с нулевым средним значением и дисперсией σШ2/8/:
/>                                                     (23)
Из (23) видно, что длямоделирования шума необходимо знать только его среднеквадратичное отклонение.
/>/> 
2.3Разработка связей между моделями
Все вышеперечисленныепараметры и характеристики модулей РЛС учитываются в одной формуле – основномзаконе радиолокации /1, 4/.
Радиолокационноенаблюдение целей, т.е. их обнаружение, измерение параметров движения и оценкасвойственных им физических характеристик, возможно, если мощность сигнала целина входе приемника не меньше некоторого порогового уровня мощности. Можнооценить принимаемую мощность сигнала.
Пусть в некоторой точкепространства на расстоянии Dот радиолокационной станции находится цель с эффективной площадью рассеяния S. Излучаемая передающей антенной РЛСэлектромагнитная волна на достаточно большом удалении имеет сферический фронт,ограниченный пределами диаграммы направленности. На этом основании плотностьпотока мощности прямой электромагнитной волны у цели:
/>                                                                             (24)
где    PИЗЛ – излучаемая антенной мощность, Вт;
/> – коэффициент направленногодействия передающей антенны, 1/м2.
Если учесть потери вантенне, то можно от излучаемой мощности перейти к мощности передатчика:
/>                                                                                 (25)
Вводя коэффициентусиления антенны, равный
/>                                                                                     (26)
получаем />                                                            (27)
Если бы на месте целинаходилась приемная антенна с эффективной площадью A, то на вход приемника поступала бы мощность:
/>                                                                            (28)
Плотность потока мощностиу РЛС можно оценить как:
/>                                                                       (29)
Отсюда мощность на входеприемника РЛС:
/>                                                                     (30)
Полагая, что используетсяодно-антенная РЛС, воспользуемся соотношением:
/>                                                                                (31)
Откуда />                                                     (32)
где    λ –длина волны зондирующего сигнала, м.
Полученное уравнениеявляется уравнением радиолокации в свободном пространстве. Оно показываетзависимость мощности отраженного сигнала от параметров станции, характера целии ее удаленности от РЛС.
В реальной обстановкемощность принимаемого радиолокационного сигнала уменьшается из-за потерь вразличных модулях РЛС: потерь в приемном тракте РЛС, потерь при несогласованнойфильтрации и т.д., поэтому (32) примет вид:
/>                                          (33)
где    η –суммарные потери мощности, %.

/>3 Разработка программного комплекса
/> 
3.1Разработка структуры программного комплекса
Исходя из анализатехнического задания и требований к программному продукту, была разработанаследующая структура программного комплекса (рисунок 3.1).
/>
Рисунок 3.1 – Структурапрограммного комплекса
Основной модуль или ядроявляется главным в структуре программного комплекса. Модуль обрабатываетосведомительные сигналы и данные от остальных модулей, вырабатывает управляющиесигналы для других модулей и руководит работой программного комплекса в целом.
Модуль интерфейса спользователем организует диалог пользователя с программным комплексом. Взависимости от действий пользователя модуль передает осведомительные сигналыосновному модулю, а в зависимости от управляющих сигналов от основного модуля,выводит конкретную информацию пользователю. Модуль осуществляет контроль наддействиями пользователя, ограничивая диапазон допустимых символов при вводеинформации с клавиатуры.
Модуль моделированиярадиолокационной обстановки предназначен для расчета параметроврадиолокационной обстановки на основе данных, введенных пользователем. Данныепередаются от основного модуля. После расчета данных производится их запись вфайл оговоренного формата (таблица А.1).
В случае обнаруженияошибки при моделировании или возникновении исключительной ситуации происходитостановка процесса моделирования, основному модулю передается сигнал суказанием кода ошибки, на основе которого модуль интерфейса с пользователемформирует сообщение об остановке процесса моделирования с указанием причины,вызвавшей остановку. Если процесс моделирования заканчивается нормальнымобразом, то управление также передается основному модулю, но сообщениепользователю гласит о нормальном окончании процесса моделирования.
Модуль организации обменас внешними приложениями организует прием и передачу информации во внешниеприложения на основе выбранной модели взаимодействия.
Модуль обмена данными саппаратными ресурсами  служит для передачи данных в устройства обработкирадиолокационной информации, реализованные аппаратно, на основе установленныхдрайверов. После окончания загрузки данных или возникновении ошибки в ходезагрузки основному модулю также передается сообщение с указанием причины,вызвавшей остановку, или сообщение о нормальном завершении процесса загрузки,которое также отображается модулем интерфейса с пользователем.
В рамках дипломногопроекта были реализованы модуль интерфейса с пользователем, модульмоделирования радиолокационной обстановки и модуль организации обмена данными свнешними приложениями. Доработку программного комплекса предполагаетсяпроизвести в более поздние сроки, после окончания дипломирования. Разработанныйпрограммный комплекс может быть использован по назначению и уже в существующемвиде, используя другие программные продукты для загрузки данных в устройстваобработки радиолокационной информации.
/> 
3.2Разработка  алгоритмов работы программного комплекса
/> 
3.2.1Общий алгоритм работы программного комплекса
Исходя из анализатехнического задания и списка функций, которые необходимо реализовать, былразработан следующий укрупненная схема алгоритма работы программного комплекса(рисунок 3.2).
Поскольку программныйкомплекс разрабатывается для работы в операционной системе Microsoft Windows 9x, длякоторой предпочтительнее использовать событийно-ориентированноепрограммирование, то схема работы программы представляет собой замкнутый цикл,на каждом проходе которого происходит проверка действий пользователя игенерация на них ответного действия. Цикл продолжается до тех пор, покапользователь не активизирует один из управляющих элементов по закрытиюпрограммы.
При инициализацииприложения или при выборе пользователем определенного элемента управленияпроисходит очистка всех внутренних массивов и списков, сброс всех признаков ит.д.

/>
Рисунок 3.2 – Укрупненнаясхема работы программы. Лист 1

/>
Рисунок 3.2 – Лист 2

/>
Рисунок 3.2 – Лист 3

/>
Рисунок 3.2 – Лист 4
Исходные данные длямоделирования могут быть либо загружены из ранее сохраненного файла или введенывручную. В первом случае данные считываются из файла, выставляются признакиввода данных, и пользователь может пропустить некоторые шаги заданияпараметров, переходя непосредственно к моделированию радиолокационнойобстановки, если введены все необходимые параметры.
Данные, считанные изфайла, могут быть изменены или введены новые параметры путем активизациисоответствующих форм. Порядок ввода параметров может быть любым. Единственноеограничение состоит в том, что в первую очередь необходимо задать параметрызондирующих сигналов, а уже потом выполнить их расстановку.
Введенные данные могутбыть сохранены для последующего повторного использования в специальном файле,имя и размещение которого задается пользователем.
После задания всех параметровстановится возможным моделирование радиолокационной обстановки, после окончаниякоторой пользователь сможет просмотреть результат при помощи одной из утилитили загрузить данные в реальное устройство обработки радиолокационнойинформации.

/>3.2.2 Разработка алгоритма реализацииматематических моделей
Как уже было сказановыше, программный комплекс реализует имитационное моделирование, основанное наматематических моделях атомарных объектов. В качестве одного из атомарныхобъектов была взята точечная цель. Любой распределенный радиолокационный объектили групповой излучатель может быть представлен как совокупность таких точечныхизлучателей, распределенных внутри искомого объекта по некоторому закону. Параметрыточечных излучателей определяются по параметрам искомого объекта и выбраннойматематической модели.
Для унификации иупрощения расчетов перед началом моделирования необходимо все распределенныеобъекты разбить на точечные излучатели, определив для каждого излучателя ЭПР иместоположение в пространстве в соответствии с выбранной моделью.
Все полученные данныенеобходимо свести в один массив, элементы которого, программные объекты –точечные излучатели, могут использоваться для расчета принимаемого РЛСрадиолокационного сигнала. Полученный массив можно отсортировать по возрастаниюазимутов точечных излучателей с тем, чтобы ускорить процесс моделирования приопределении облучается ли точечный излучатель зондирующим сигналом (см. ниже).
Укрупненная схемаописанного процесса приведена на рисунке 3.3.
После подготовки всехрадиолокационных объектов необходимо аналогичную операцию произвести сзондирующими сигналами – необходимо разбить их на отдельные импульсы,определить для каждого импульса момент запуска и интервал от запускапредыдущего импульса, свести данные в массив импульсов, отсортировать массив повремени запуска отдельных импульсов. Далее необходимо определить времямоделирования – время задается пользователем либо в явном виде, либопользователь задает количество отсчетов по азимуту в малых азимутных интервалах(МАИ). Во втором случае необходимо

/>
Рисунок 3.3 – Укрупненнаясхема процесса подготовки к моделированию

произвести пересчетвведенного значения в секунды, воспользовавшись формулой:
/>                                                                           (34)
где    NМОД – количество отсчетов по азимуту вМАИ для моделирования;
          NОБ – количество МАИ за полный оборотантенны;
          ТВР– период вращенияантенны, с.
После определения временимоделирования процесс моделирования можно описать как цикл, который выполняетсядо тех пор, пока значение переменной содержащей время, прошедшее от началамоделирования, не превысит времени моделирования, определенного ранее. Шагмежду двумя итерациями цикла равен интервалу между моментами запуска двухсоседних импульсов (двумя соседними элементами массива импульсов).
На каждом проходе циклапакет данных с отсчетами по дальности заполняется белым шумом, на которыйнакладывается отраженный сигнал, который определяется как сумма отражений отвсех точечных излучателей, облучаемых импульсом, пришедшим в данный момент.
Отраженный сигналрассчитывается как совокупность мгновенный значений амплитуды сигнала, т.е.первоначально определяется действующее значение амплитуды отраженного сигнала,затем фаза сигнала и  мгновенное значение амплитуды сигнала. Полученныемгновенные значения амплитуды отраженного сигнала записываются по отсчетамдальности данного пакета (таблица А.1).
Решение о том, будет лиоблучен данный точечный излучатель или нет, применяется после анализа функциидиаграммы направленности по азимуту (19). Если значение функции меньше 0,01, тосчитается, что точечный излучатель не облучается данным импульсом. В противномслучае для данного точечного излучателя будет рассчитан отраженный сигнал.
После расчета данныхполученный пакет записывается в файл.
Укрупненные блок-схемы нарисунках 3.4 и 3.5 иллюстрируют вышесказанное.
/> 
3.3Программная реализация математических моделей
После разработкиалгоритмов реализации математических моделей можно сделать вывод о том, что дляпрограммной реализации разработанных моделей наиболее подходитобъектно-ориентированный подход, все достоинства которого широко известны /9/.
При использованииобъектно-ориентированного подхода реализация математических моделей будетсведена к реализации методов и атрибутов (свойств) для программных объектов. Вкачестве атрибутов (свойств) программных объектов будут выступать параметрыреальных объектов, выделенные при разработке математического обеспечения.
В качестве базовыхпрограммных объектов можно взять объекты, которые описывают следующие реальныеобъекты: радиолокационный объект или цель, зондирующий сигнал и РЛС в целом.

/>
Рисунок 3.4 – Укрупненнаясхема алгоритма процесса моделирования

/>
Рисунок 3.5 – Укрупненнаясхема подпрограммы расчета отраженного сигнала

Однотипные объекты лучшеобъединить в массивы для унификации доступа. Массивы обязательно должны бытьдинамическими, поскольку количество элементов, а, следовательно, и размерпамяти, занимаемый массивом, может меняться.
Заголовочный файл наязыке C++, содержащий описание программныхобъектов, приведен в приложении Б.
/> 
3.4Разработка интерфейса пользователя
/> 
3.4.1Выбор среды разработки
Поскольку разрабатываемыйпрограммный комплекс разрабатывается для работы под управлением операционнойсистемы Windows 9x, то для удобства разработки и последующей эксплуатации лучшевоспользоваться одним из средств RAD,использующих событийно-ориентированное программирование. В качестве такойсистемы был выбран продукт C++ Builder фирмы Borland. Программный продукт обладает всеми достоинствами RAD системы, позволяет использоватьпреимущества языка программирования C++ и создавать серьезные приложения для работы в операционной системе Windows 9x.
Программный продукт C++ Builder позволяет создавать приложения, основным интерфейснымэлементом которых является форма – стандартный элемент управления Windows «окно» с уже определенным стилем.Разрабатываемое приложение проектируется как совокупность таких форм, накоторых располагаются остальные элементы управления.
/> 
3.4.2Описание интерфейса пользователя
При инициализацииприложения отображается форма (рисунок 3.6), где сосредоточены основныеэлементы управления. Через эту форму можно получить доступ ко всем функциямразрабатываемого программного комплекса.

/>
Рисунок 3.6 – Главнаяформа приложения
По умолчанию, некоторыеэлементы управления заблокированы и становятся доступны пользователю послеввода определенных параметров или выполнения определенных действий. Всеэлементы управления, выведенные на панель управления, продублированы в главномменю приложения и снабжены всплывающими подсказками (hints), которые также отображаются в строке состояния.
На главной формеприложения сосредоточены следующие элементы управления:
1 – создание новогофайла, после активизации элемента управления очищаются все внутренние структурыхранения данных, вся, не сохраненная информация, стирается;
2 – открытие файла, послеактивизации элемента управления появляется диалог открытия файла, гдепользователь может выбрать имя файла с ранее сохраненными параметрами. Данныеиз выбранного файла загружаются во внутренние структуры и отображаются вэлементах 13, 14, 16;
3 – сохранение в файл,после активизации элемента управления появляется диалог сохранения файла, гдепользователь может выбрать имя уже существующего файла или задать имя новогофайла. Введенные данные будут сохранены в выбранный файл. Если файл несуществует, то он будет создан;
4 – задание параметровзондирующих сигналов, после активизации элемента управления отображается форма,на которой пользователь сможет задать параметры зондирующих сигналов (рисунок3.7).  Список параметров соответствует разработанным моделям. После заданияпараметров сигнала становится возможным просмотр общего вида сигнала и егоспектра. Изображения внешнего вида сигнала и его спектра могут быть скопированыв буфер обмена или сохранены в файл в формате EMF;
/>
Рисунок 3.7 – Форма длязадания параметров зондирующего сигнала

5 – расстановказондирующих сигналов, после активизации элемента управления появляется форма,на которой пользователь может задать порядок запуска зондирующих сигналов иинтервалы между запусками;
6 – параметры РЛС, послеактивизации элемента управления появляется форма, где пользователь задаетпараметры конкретной РЛС. Для удобства пользователя параметры объединены вгруппы, характеризующие какой-либо модуль РЛС;
7 – активизация процессамоделирования, после активизации элемента управления появляется форма, гдепользователь задает параметры моделирования – время моделирования или числоотсчетов по азимуту, имя выходного файла. После подтверждения ввода параметровначинается процесс моделирования, ход которого отображается в виде индикатора,показывающего процент выполнения. Процесс моделирования можно прервать, воспользовавшиськнопкой «Отмена». После окончания моделирования выдается сообщение о нормальномокончании процесса или сообщение с указанием ошибки и способом ее устранения;
8 – просмотр полученногофайла при помощи программы Viewer,полученный в процессе моделирования файл может быть просмотрен при помощиданной программы. Программа будет вызвана и в нее будет загружен искомый файлавтоматически;
9 – загрузка файл вустройство обработки радиолокационной информации;
10 – вызов мастера,который позволяет автоматизировать последовательность ввода параметров иполучения выходного файла (рисунок 3.8). Окно мастера содержит текст,поясняющий, что произойдет при выполнении конкретного действия, выполнениекоторого может быть запущено как при помощи соответствующего элементауправления на форме мастера, так и на главной форме приложения. Имеетсявозможность пропуска текущего действия и возврата к предыдущему действию. Послевыполнения операции мастер автоматически переходит к следующему пункту. Приактивизации соответствующей опции на форме мастера, последний будет загружатьсявсякий раз при активизации приложения. Данные о настройках пользователясохраняются в ini-файле;
/>
Рисунок 3.8 –Использование мастера при работе с программным комплексом
11 – вызов встроеннойсправки по программе. Справка также может быть вызвана в любой момент и длялюбой формы, путем нажатия клавиши «F1» на клавиатуре;
12 – краткие сведения опрограмме, отображаются сведения о параметрах компьютера и краткая информация опрограмме;
13 – информационнаяпанель, содержит сведения о том, какие параметры введены, а какие нет. Послезадания соответствующих параметров красная надпись «Не заданы» изменяется насинию надпись «Готово»;
 14 – список всехзаданных радиолокационных объектов, указывается номер объекта или его имя и еготип. Введенные объекты отображаются на модели экрана радара 16;
15 – элементы управлениясписком радиолокационных объектов, облегчающие навигацию по списку и управлениесамим списком радиолокационных объектов. После нажатия на кнопку добавлениянового объекта будет активизирована форма, аналогичная представленной нарисунке 3.9. На данной форме собраны все параметры, необходимые длямоделирования радиолокационного объекта, имеется возможность задания «рельефа»для группы местников и программы движения в графической форме. Все элементыуправления снабжены подсказками, которые отображаются на форме заданияпараметров;
16 – модель экранарадара, после ввода нового радиолокационного объекта он отображается на моделив соответствии с введенными координатами. Цветовая гамма отображения (цветфона, линий и т.д.) может быть настроена пользователем при помощисоответствующей команды в главном меню. Все настройки автоматически сохраняютсяв ini-файле после закрытия приложения.
Рекомендуемый порядокработы с программным комплексом совпадает с алгоритмом, приведенным на рисунке3.2. В случае возникновения каких-либо затруднений рекомендуется вызыватьвстроенную справочную систему или мастера, которые содержат комментарии ипояснения ко всем действиям и этапам получения выходного файла.

/>
Рисунок 3.9 – Заданиепараметров радиолокационного объекта

/>4 Технологический раздел
/> 
4.1Постановка задачи
Поскольку реализациядипломного проекта подразумевает разработку только программного продукта, безпривязки к аппаратной части, то в качестве задания на данный раздел былопредложено разработать техническое задание на программный комплекс, согласно/10, 11/.
/> 
4.2 Текстдокумента
/> 
4.2.1Основание для разработки
4.2.1.1 Основанием дляразработки является задание руководителя НТЦ ФГУП ЧРЗ «Полет» Родионова В. В.на разработку программного комплекса для цифрового моделированиярадиолокационной обстановки.
/> 
4.2.2 Назначениеразработки
4.2.2.1 Назначениеразрабатываемого программного комплекса – моделирование радиолокационнойобстановки на персональном компьютере, создание выходного файла с модельюрадиолокационной обстановки, использование полученного файла для проверкиреальных устройств обработки информации.
/> 
4.2.3Область применения
4.2.3.1 Планируетсяприменение разрабатываемой системы для проведения испытаний, проверки инастройки опытных образцов схем и устройств непосредственно на местеразработки, без выезда на испытательный полигон.
4.2.3.2 Данная систематакже может применяться как макет для обучения студентов радиотехническихспециальностей вузов основам радиолокации и последующей обработки информации.
/> 
4.2.4Требования к программному изделию
4.2.4.1 Программныйкомплекс должен реализовывать следующие функции:
1. Функция организацииинтерфейса с пользователем. Программный комплекс в рамках организацииинтерфейса с пользователем должен реализовывать следующие функции:
 функция модификацииданных – необходимо организовать ввод пользователем параметров, характеризующихконкретную РЛС и радиолокационную обстановку. Необходимо проверять вводимыеданные на непротиворечивость и корректность. При разработке следует учесть, чтос программным комплексом, возможно, будут работать пользователи, уровеньподготовки которых для работы на персональной ЭВМ является невысоким;
функция загрузки исохранения данных – необходимо обеспечить возможность сохранения введенныхпользователем данных и их последующую загрузку из типизированных файлов;
функция формированиявыходного файла – по результатам моделирования необходимо сформировать выходнойфайл, который может использоваться для проверки реальных устройств обработкисигналов.
2. Функция организацииобмена данными с цифровыми устройствами обработки сигналов  – необходимоорганизовать загрузку данных из файлов с радиолокационной обстановкой вреальные устройства обработки сигналов. Программный комплекс в рамкахорганизации обмена данными с цифровыми устройствами обработки сигналов долженреализовывать следующие функции:
функция определениядоступных аппаратных ресурсов – при инициализации программного комплекса необходимопроизвести определение доступных аппаратных ресурсов, поиск драйверов дляданных устройств и их инициализацию;
функция обмена данными сдоступными аппаратными ресурсами – непосредственно организация обмена даннымисо специализированным устройством под управлением ранее выбранного драйвера.
3. Организация обменаданными с внешними приложениями – необходимо организовать обмен данными сдругими приложениями в виде графической информации и информации, которая можетбыть использована для организации процесса моделирования, самими результатамимоделирования.
4. Моделированиерадиолокационной обстановки – по введенным пользователем данным, необходимопроизвести расчет сигналов, образующих радиолокационную обстановку.
4.2.4.2 Набор входныхпараметров, вводимых пользователем, определяется разработчиком исогласовывается с руководителем разработки. При первоначальном запускеприложений параметры должны иметь значения по умолчанию, соответствующихреальным значениям.
4.2.4.3 Выходной файл,получаемый при моделировании, должен соответствовать формату, приведенному вприложении А.
4.2.4.4 Программныйкомплекс должен корректно обрабатывать все исключительные ситуации и выдаватьсообщения об ошибке с указанием ее типа, причин возникновения и способовустранения.
4.2.4.5 Необходимопроверять все вводимые пользователем данные на непротиворечивость икорректность. При вводе следует ограничивать набор вводимых пользователемсимволов для недопущения ввода некорректных значений и сокращения числавыдаваемых сообщений об ошибке в случае неправильного ввода.
4.2.4.6 Программныйкомплекс должен корректно функционировать под управлением операционной системы Windows 9x и выше.
4.2.4.7 Программныйкомплекс должен иметь возможность обмена графической и иной информацией сприложениями, входящими в состав пакета Microsoft Office, а также приложениями, разработанными сотрудникамиНТЦ для анализа полученной радиолокационной информации (Viewer 1.16, WRadar 2.0).
4.2.4.8 Программныйкомплекс должен моделировать следующие классы радиолокационных объектов:точечная цель, протяженная помеха, помеха, получаемая при отражении от земнойповерхности (местные объекты), для чего должны быть разработаны соответствующиематематические модели.
4.2.4.9 Программныйкомплекс должен использовать сложившуюся и общепринятую терминологию дляданного класса задач.
4.2.4.10 Необходимообеспечить сохранение и последующее восстановление индивидуальных параметровинтерфейса пользователя.
/> 
4.2.5Требования к программной документации
4.2.5.1 После окончанияразработки необходимо разработать следующую программную документацию, согласнотребованиям установленным в ЕСПД:
– текст программы;
– описание программы;
– руководство оператора.
/> 
4.2.6Технико-экономические показатели
4.2.6.1 Общая стоимостьразработки не должна превышать 50 тыс. руб., при сроках разработки 3календарных месяца.
/> 
4.2.7Стадии и этапы разработки
4.2.7.1 При разработкепрограммного комплекса необходимо соблюдать последовательность, указанную вГОСТ 34.601-90. Сроки выполнения работ необходимо соблюдать в соответствии сразработанным сетевым графиком (раздел 6.1).
4.2.7.2 После окончанияразработки необходимо предоставить заказчику тексты разрабатываемогопрограммного комплекса на исходном языке с соответствующими пояснениями икомментариями.
4.2.7.3 Разработкапроизводится за счет заказчика.
4.2.7.4 В настоящеетехническое задание могут вноситься изменения, уточнения и дополнения допредъявления изделия на приемочные испытания в соответствии с требованиями ГОСТВ 15.201-83.

/>5 Вопросы безопасностижизнедеятельности
 
В процессе работы поданной теме приходилось иметь дело с опасными и вредными производственнымифакторами физической группы /12/.
/> 
5.1 Анализопасных и вредных производственных факторов
/> 
5.1.1Опасные производственные факторы
5.1.1.1 Поражениеэлектрическим током. Причины возникновения. Помещение относится  к категориипомещений без повышенной опасности поражения электрическим током. Физическийдоступ к токоведущим частям оборудования максимально затруднен для оператора. Вэтих условиях основной причиной возникновения данного опасного фактора являетсяприкосновение к металлическим нетоковедущим частям (например — корпусу ПЭВМ),которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.
Характеристикавоздействия. Электрический ток оказывает на организм термическое,биологическое, механическое, электролитическое  воздействие. Воздействие можетпривести к двум видам поражения – местным (электротравмам) и общим(электроударам).
5.1.1.2Возникновение пожара
Причины возникновения. Всовременных ПЭВМ очень высока плотность размещения элементов электронных схем.В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода,коммуникационные кабели. При протекании по ним электрического тока выделяетсязначительное количество теплоты, что может привести к повышению температурыотдельных узлов до 80 – 1000С. При этом возможно оплавление изоляциисоединительных проводов, их оголение, и, как следствие, короткое замыкание, сопровождаемоеискрением, которое ведет к недопустимым перегрузкам элементов электронных схем.Они, перегреваясь, сгорают, разбрызгивая искры.
Кроме того, причинойвозникновения пожара может стать неисправность электрических цепей,неисправность токовой защиты, неосторожное обращение с огнем, возгорание всоседних помещениях могут привести к пожару в данном помещении.
Характеристикавоздействия. Огонь оказывает на организм человека термическое воздействие,представляющее собой угрозу как для здоровья, так и для жизни человека.
/> 
5.1.2Вредные производственные факторы
5.1.2.1 Неблагоприятныймикроклимат помещения. Причины возникновения. Неоптимальные условия: повышеннаяили пониженная температура, повышенная или пониженная влажность, ветер.
Характеристикавоздействия. Повышенная температура и низкая влажность могут вызыватьраздражение кожи у человека. Пониженная температура приводит к переохлаждениюорганизма. Этому способствует, так же, высокая скорость движения ветра (присквозняке) в помещении, являющаяся причиной интенсивного испарения влаги споверхности организма и, соответственно, переохлаждения. Повышенная влажностьзатрудняет потоотделение, а пониженная – приводит к сухости в дыхательных путяхи затрудняет дыхание.
Воздух, влажностью 15-20%высушивает изоляцию проводов так, что уже через 3-4 года она можетрастрескаться, что может привести к возгоранию.
5.1.2.2 Нерациональноеосвещение. Причины возникновения. Несоответствие естественного и искусственногоосвещения установленным нормам /13/.
Характеристикавоздействия. Слабое освещение при любых видах работ приводит к напряжению глаз,что при длительном воздействии влечет ухудшение зрения.
5.1.2.3 Электромагнитноеизлучение. Причины возникновения. В данном помещении источникомэлектромагнитного излучения является монитор компьютера.
Характеристикавоздействия. В случае нахождения источника излучения в непосредственнойблизости от человека, возможны патологические изменения в органах зрения,нарушение обмена веществ. Если наибольшая спектральная плотность  излучениянаходится в рентгеновском диапазоне, то, при длительном воздействии, возможныгенетические мутации.
5.1.2.4 Шум. Причинывозникновения. В данном помещении основным источником шума является вентиляторв блоке питания ПЭВМ.
Характеристикавоздействия. Воздействие шума отражается как на органах слуха, так и на общемпсихическом состоянии человека.
5.1.2.5 Несоответствиеэргономических показателей установленным нормам. Кроме внешних факторов, начеловека в процессе производства влияют, так же, факторы производственнойсреды. Факторами производственной среды являются:
– санитарно-гигиеническаяобстановка, определяющая внешнюю среду в рабочей зоне, как результатвоздействия применяемого оборудования, технологических процессов;
– психофизическиеэлементы, которые обусловлены самим процессом труда: рабочая поза, физическаянагрузка, нервно-психологическое напряжение;
– эстетические элементы:оформление производственного помещения, оборудования, рабочего места, рабочегоинструмента;
–социально-психологические элементы, составляющие характеристикупсихологического климата.

/>5.2 Мероприятия по безопасности приработе с дисплейной техникой
/> 
5.2.1Электробезопасность
Специфическая опасностьэлектроустановок в следующем: токоведущие проводники, корпуса ПЭВМ и прочегооборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения изоляции,не подают каких-либо сигналов, которые предупреждали бы об опасности. Реакциячеловека на электрический ток возникает лишь при протекании тока через тело.
Полнаяэлектробезопасность возможна, если наряду с предписанными правилами техническойэксплуатации электроустановок (ПТЭ) потребителей используют техническиесредства защиты, к которым относят:
– электрическую изоляциютоковедущих частей;
– выравниваниепотенциалов;
– защитное отключение;
– малое напряжение;
– двойную изоляцию;
– защитное заземление;
– зануление.
Использование этих средствв различных сочетаниях обеспечивает защиту людей от прикосновения к токоведущимчастям, от опасности перехода напряжения на металлические нетоковедущие части.Наиболее часто используется заземление и зануление.
Защитное заземление илизануление должно обеспечить защиту людей от поражения электрическим током приприкосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться поднапряжением в результате повреждения изоляции.
Защитное заземлениеследует выполнять преднамеренным соединением металлических частейэлектроустановок с «землей» или ее эквивалентом.
Зануление следуетвыполнять электрическим соединением металлических частей электроустановок сзаземленной точкой источника питания электроэнергией при помощи нулевогозащитного проводника.
Для обеспечения защиты отпоражения электрическим током в электросетях с напряжением до 1000 В приприкосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться поднапряжением в результате повреждения изоляции, т.к. защитное заземление не обеспечиваетдостаточно надежную и полную защиту /14/. Зануление должно обеспечивать быстроеавтоматическое отключение поврежденной установки от сети или снижениянапряжения на нетоковедущих частях, оказавшиеся под напряжением.
Рассчитаем номинальныйток устройства максимальной токовой защиты:
/>                                                                       (35)
где    kT– коэффициент кратности токакороткого замыкания по отношению к номинальному току устройств максимальнойтоковой защиты;
IКЗ – ток короткого замыкания, которыйможет быть найден по формуле:
/>                                                                                     (36)
где    R – активное сопротивление, котороесостоит из суммы активного сопротивления токоведущего провода RT, нулевого защитного провода RИ и активного сопротивлениятрансформатора мощностью 400 кВт – 0,01 Ом.
Сопротивление может бытьнайдено по формуле:
/>                                                                          (37)
где    q – удельное сопротивление проводника,Ом·м;
          S – площадь поперечного сеченияпровода, м2;
          l – длина проводника, м.
Для токоведущего провода RT = 0,29 Ом, для нулевого защитногопровода RИ = 0,15 Ом, следовательно, токкороткого замыкания составит 435 А. при коэффициенте кратности тока короткогозамыкания к номинальному току kT = 1,30, номинальный ток должен быть не менее 335 А.
Максимальное значениенапряжения на корпусе по отношению к земле не должно превышать допустимогонапряжения прикосновения:
/>,                                                                 (38)
которое составит 65,25 В.
В соответствии с /15/,допустимое напряжение прикосновения не должно превышать 75 В припродолжительности воздействия 0,70 с. Этой продолжительности достаточно длясрабатывания устройства максимальной токовой защиты.
 
/>5.2.2 Пожаробезопасность
Данное помещение относится,в соответствии с /16/, к категории «В» – горючие и трудно горючие помещения, вкоторых в обращении находятся жидкости, твердые горючие (пластиковые корпусакомпьютеров IBM PC, деревянные столы, линолеум) и трудно горючие вещества(изоляция соединительных и силовых кабелей) и материалы, способные горетьтолько при взаимодействии с кислородом или друг с другом, при условии, чтопомещение, в которых они имеются, не относится к категории «А» или «Б». Здание,в котором находится помещение, выполнено из железобетона.
Противопожарныемероприятия:
– для отопления помещенияиспользовать только центральное водяное отопление;
– двери в помещениевыполнены из ДВП, пропитанного огнестойким составом;
– для хранения магнитныхносителей использовать несгораемый металлический шкаф.
Дополнительныеорганизационные меры:
– запрет на курение вданном помещении;
– установка в помещениителефонного аппарата для быстрого вызова пожарной службы
– физическая доступность(отсутствие загромождения) розеток для ручного отключения питания ПЭВМ.
/> 
5.2.3Микроклиматические параметры
Микроклиматическиепараметры производственной среды — это сочетание температуры, относительнойвлажности и скорости движения воздуха.
Эти параметры в значительнойстепени влияют на функциональную деятельность человека, его самочувствие,здоровье, а также на надежность работы вычислительной техники. Причем впроизводственных условиях характерно суммарное действие микроклиматическихпараметров.
Большое влияние намикроклимат в помещениях оказывают источники теплоты – это вычислительноеоборудование, приборы освещения, обслуживающий персонал, а также солнечнаярадиация. Причем наибольшие суммарные тепловыделения среди помещений имеютмашинные залы, а в них основным тепловыделяющим оборудованием являются ЭВМ,которые дают в среднем до 80% суммарных тепловыделений. От приборов освещениятепловыделения составляют в среднем 12%, от обслуживающего персонала – 1%, отсолнечной радиации – 6%. Приток теплоты через непрозрачные ограждающиеконструкции составляет 1%.
На организм человека иработу оборудования большое влияние оказывает относительная влажность воздуха.При влажности воздуха до 40% становится хрупкой основа магнитной ленты,повышается износ магнитных головок, выходит из строя изоляция проводов, а такжевозникает статическое электричество при движении носителей информации в ЭВМ. 
С целью созданиянормальных условий для персонала установлены нормы производственногомикроклимата.
В производственныхпомещениях, в которых работа на ВДТ и ПЭВМ является основной, согласно /13/,должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата (таблица 5.1.).
Таблица 5.1 – Оптимальныенормы микроклимата для помещений с ПЭВМ
Период
года
Категория
работ
Температура воздуха, С0 не более Относит. Влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/с Холодный легкая 22…24 40…60 0,10 Теплый легкая 23…25 40…60 0,10
Данная работа относится ккатегории работ, производимых сидя и не требующих физического напряжения, прикоторых расход энергии составляет до 120 ккал/ч.
Уровни положительных иотрицательных аэроионов в воздухе помещений с ВДТ и ПЭВМ, согласно /16/, должнысоответствовать нормам, приведенным в таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Уровниионизации воздуха помещений при работе на ВДТ и ПЭВМУровни
Число ионов в 1 см3 воздуха
n+
n- Минимально необходимые 400 600 Оптимальные 1500…3000 30000…50000 Максимально допустимые 50000 50000
/>5.2.4 Освещение
Помещения с ВДТ и ПЭВМдолжны иметь естественное и искусственное освещение.
Естественное освещениедолжно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно насевер и северо-восток и обеспечивать коэффициент естественной освещенности(КЕО) не ниже 1,20% в зонах с устойчивым снежным покровом и не ниже 1,50% наостальной территории /17/. Указанные значения КЕО нормируются для зданий,расположенных в III световомклиматическом поясе (Челябинск находится в 3-ем поясе).
/> 
5.2.5Электромагнитное излучение
Допустимые уровниизлучения нормируются в соответствии с /18/.
Интенсивностьэлектромагнитного излучения в 5 сантиметрах от экрана составляет до 64 В/м2,но на расстоянии 30 сантиметров она не превышает 2,40 В/м2, чтоменьше допустимого уровня. То же можно сказать о рентгеновском (10 мкБер/ч)излучении и об интенсивности ультрафиолетового и инфракрасного излучения (10 –100 мВт/м2).
ВДТ может применятьсятакже при выполнении следующих условий /18/:
–плотность магнитного потока должна быть не более 250 нТл(в диапазоне частот 5 Гц – 2 кГц), 25 нТл (в диапазоне частот 2 Гц – 400 кГц);
–поверхностный электростатический потенциал не должен превышать 500В.
Принесоответствии параметров ВДТ норме рекомендуется применять защитные экраны инапыления или ограничивать время работы с видеотерминалом, или заменитьвидеотерминал на более совершенный.
Максимальнаянапряженность на кожухе видеотерминала составляет 3,60 В/м, но на расстоянии,которое отделяет оператора от кожуха, эта величина соответствует фоновомууровню 0,20–0,50 В/м2. Для достижения соответствия требованиям /18/,оператор должен находится не менее чем в 30 см от видеотерминала.
/> 
5.2.6 Шум
При выполнении основнойработы на ПЭВМ уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБ.Согласно /19/, снизить уровень шума в помещении с ПЭВМ можно использованиемзвукопоглощающих материалов с максимальными коэффициентами звукопоглощения вобласти частот 63…8000 Гц для отделки помещений (разрешенных органами иучреждениями Госсанэпиднадзора России), подтвержденных специальнымиакустическими расчетами.
/> 
5.2.7 Эргономика, производственная эстетика и культурапроизводства
Анализируясанитарно-гигиенические нормы и правила работы с вычислительной техникой, можносоставить ряд рекомендаций по оптимизации труда операторов ПЭВМ. Основныминаправлениями оптимизации являются:
– рациональное размещениетехники в помещении, учет освещенности и удобства организации рабочего места;
– внимание к организациирежимов труда и отдыха, создание микроклимата в помещении и благоприятногопсихологического климата в коллективе;
– обязательное соблюдениетребований техники безопасности и охраны труда на рабочем месте;
– полное информированиеоператора об его правах и обязанностях, о профзаболеваниях и их симптомах,возникающих при нарушении рекомендаций, правил и мер предосторожности.
Выполнение этихрекомендаций позволит повысить работоспособность, предупредить развитиефункциональных расстройств, снизить общую заболеваемость.
Работа программиста задисплеем относится к типу коммуникаций «человек — машина». Персональныйкомпьютер IВМ РС спроектирован с учетом ряда эргономических требований:
– возможность поворотадисплея;
– возможность перемещенияклавиатуры;
– малая теплоотдачааппаратуры;
– возможность регулировкияркости изображения;
– кнопка включенияаппаратуры расположена в пределах досягаемости
Все это способствуетэкономии движений оператора, уменьшает утомляемость при работе за дисплеем.Решение дизайна в сером цвете не оказывает раздражения на глаза программиста.
Помещение  оборудованомягкими стульями, что соответствует требованиям /20/. Высота рабочей поверхностии сидения программиста не регулируется, что допускается данным ГОСТом.
Существуют рекомендацииограничения непрерывной работы перед видеотерминалом четырьмя часами привосьмичасовом рабочем дне и объеме информации 30 000 знаков за 4 часа.Рекомендуется делать регулярные перерывы в работе для отдыха, самомассажа,гимнастики рук и глаз (перерыв на 20 минут каждые 2 часа) /21/.
Рабочее место должно бытьорганизовано так, чтобы можно было выполнять работу в нескольких положениях/22/. Необходимо исключить неудобные позы, и регулярно каждый час делатьперерывы в работе. Органы управления компьютером (клавиатура, мышь и т.п.)следует расположить так, чтобы руки при их использовании занимали обычныеудобные положения. Руки не должны отходить далеко от туловища. Высота столадолжна быть такой, чтобы угол в локтевом сгибе приблизительно составлял 90градусов. Дисплей необходимо расположить так, чтобы обеспечить привычную иудобную для глаз дистанцию. Это соответствует такому уровню, чтобы взгляд,направленный на него шел горизонтально, либо немного отклонялся вниз.Расстояние от глаз до дисплея должно составлять 0,5 метра. Не следуетустанавливать излишнюю яркость и контрастность дисплея, т.к. это приводит кповышенной утомляемости глаз.
Кроме организации рабочегоместа также следует внимательно отнестись к разработке интерфейса пользователя/23/, с целью повышения удобства и комфорта работы пользователя с программнымизделием. К достоинствам интерфейса пользователя разработанного программногокомплекса как полноценного Windows-приложенияможно отнести следующие достоинства:
– использованиеграфического интерфейса как основного способа обмена данными междупользователем и программным комплексом;
– использованиевсплывающих подсказок, функциональных клавиш, дублирование функций в главномменю и на панели инструментов;
– наличие справочнойсистемы с описанием назначения элементов управления, последовательностидействий при вводе параметров, сведений о возможных ошибках и способах ихустранения;
– отображение сообщений овозникших ошибках с указанием причины возникновения и способах устранения;
– сохранение ивосстановление настроек пользователя в части параметров интерфейсапользователя;
– наличие мастера,который позволяет автоматизировать последовательность ввода параметров иполучения выходного файла;
– постоянный контроль наддействиями пользователя, ограничение набора вводимых символов.

/>6 Организационно-экономический раздел
/> 
6.1Сетевое планирование
/> 
6.1.1Составление перечня работ и построение сетевого графика
Первым шагом в построениисетевого графика является создание индивидуального перечня работ дипломногопроекта. Заданный комплекс работ упорядочивается в их логическойпоследовательности с выделением отдельных групп работ, которые могут и должнывыполняться параллельно.
После анализатехнического задания на разработку программного продукта был разработан списокработ, приведенный в таблице 6.1, и построен сетевой график, приведенный нарисунке 6.1.
Ожидаемаяпродолжительность работы рассчитывается по двухоценочной методике, исходя изминимальной и максимальной оценок продолжительности, задаваемых ответственнымисполнителем каждой работы /24/. При этом предполагается, что минимальнаяоценка соответствует наиболее благоприятным условиям работы. Ожидаемаяпродолжительность каждой работы складывается из 0,6 минимальной и 0,4 максимальнойпродолжительностей. Рассчитанные значения сведены в таблицу 6.1.

/>/>

Таблица 6.1 – Перечень,параметры и вероятностные характеристики работ СГКод работы Наименование работы Продолжительность, дн. Исполнители, чел. Среднеквадратичное отклонение, дн. мин. макс. ожид. рук. инж. лаб. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0-1 получение и анализ задания 1 3 2 1 2 – 0,40 1-2 подбор технической документации 10 14 12 – 1 – 0,80 1-3 анализ литературы по БЖД 3 8 5 – 1 – 1,00 1-4 обзор существующих инструментальных сред разработки 4 8 6 – – 1 0,80 1-5 составление сетевого графика 6 8 7 1 – – 0,40 2-6 анализ технической документации 7 10 8 – 1 1 0,60 3-6 разработка мероприятий по БЖД 8 10 9 – 1 – 0,40 4-6 выбор инструментальной среды для разработки 7 9 8 1 – – 0,40 5-6 утверждение сетевого графика 5 5 5 1 – – 0,00 6-7 разработка математических моделей 9 13 11 1 1 – 0,80 6-8 доработка уже существующих моделей 7 11 9 – 1 1 0,80 7-9 проверка адекватности моделей 5 7 6 – 1 1 0,40 8-9 согласование моделей с заказчиком 4 5 4 1 1 – 0,20 9-10 разработка структуры программы 3 7 5 1 1 – 0,80 9-11 разработка интерфейса 3 5 4 1 – 1 0,40 9-12 программная реализация математических моделей 14 18 16 – 1 – 0,80 10-12 разработка динамических библиотек 5 7 6 – 1 1 0,40 11-12 программная реализация интерфейса 9 11 10 1 1 – 0,40 12-13 тестирование программного комплекса 3 10 6 1 – 1 1,40 12-14 разработка конструкторской документации 7 10 8 – 2 – 0,60 12-15 расчет экономических показателей 6 8 7 1 – – 0,40 13-16 доработка программы 10 14 12 – 2 – 0,80 14-16 оформление пояснительной записки 14 19 16 1 – 1 1,00 15-16 оформление графической части 11 12 11 – – 1 0,20 16-17 сдача программного комплекса заказчику 1 1 1 1 2 – 0,00 17-18 прохождение нормоконтроля 5 7 6 1 – 1 0,40 18-19 подписание пояснительной записки 1 1 1 1 – 1 0,00
/> 
6.1.2Расчет параметров сетевого графика
Вторым шагом построения сетевогографика является расчет параметров его событий.
Ранний срок свершенияисходного (нулевого) событиясетевого графика (СГ) принимается равнымнулю. Ранний срок свершения данного промежуточного события рассчитывается путёмсравнения сумм, состоящих из раннего срока свершения события, непосредственнопредшествующего данному и длительности работы. Так как данное событие не можетсвершиться, пока не закончится последняя из непосредственно предшествующих емуработ, очевидно, что в качестве раннего срока свершения события принимаетсямаксимальная из сравниваемых сумм. Рассчитанный таким способом ранний сроксвершения завершающего события принимается в качестве его же позднего срокасвершения. Это означает, что завершающее событие СГ никаким резервом времени нерасполагает.
Поздний срок свершенияданного — промежуточного события определяется при просмотре СГ в обратномнаправлении. Для этого сопоставляются разности между поздним сроком свершениясобытия, непосредственно следующего за данным, и продолжительности работы,соединяющей соответствующее событие с данным. Так как ни одна изнепосредственно следующих за данным событием работ не может начаться, пока несвершится само данное событие, очевидно, его поздний срок свершения равенминимуму из подсчитанных разностей.
Правильность расчетапоздних сроков свершения событий СГ подтверждается получением нулевого раннегосрока свершения исходного события.
Резерв времени образуетсяу тех событий, для которых поздний срок свершения больше раннего, и он равен ихразности. Если же эти сроки равны, событие резервом времени не располагает и,следовательно, лежит на критическом пути. Результаты расчетов сведены в таблицу6.2.
Таблица 6.2 – Параметрысобытий сетевого графикаНомер события Сроки свершения, дн. Резерв времени, дн. ранний поздний 1 2 3 4 1 2 2 2 14 14 3 7 13 6 4 8 14 6 5 9 17 8 6 22 22 7 33 33 8 31 35 4 9 39 39 10 44 49 5 11 43 45 2 12 55 55 13 61 67 6 14 63 63 15 62 68 6 16 79 79 17 80 80 18 86 86 19 87 87
Ранний срок начала работысовпадает с ранним сроком свершения её начального события. Поздний срок началаработы можно получить, если из позднего срока свершения ее конечного событиявычесть ее ожидаемую продолжительность.
Ранний срок окончанияработы образуется прибавлением её продолжительности к раннему сроку свершенияеё начального события. Поздний срок окончания работы совпадает с поздним срокомсвершения её конечного события.
Для всех работкритического пути, как не имеющих резервов времени, ранний срок началасовпадает с поздним сроком начала, а ранний срок окончания — с поздним срокомокончания. Работы, не лежащие на критическом пути, обладают резервами времени.
Полный резерв времениработы образуется вычитанием из позднего срока свершения конечного событияраннего срока свершения её начального события и её ожидаемой продолжительности.Частный резерв времени первого рода равен разности поздних сроков свершения еёконечного и начального событий за вычетом её ожидаемой продолжительности.Частный резерв времени второго рода равен разности ранних сроков свершения еёконечного и начального событий за вычетом её ожидаемой продолжительности.
Свободный резерв времениработы образуется вычитанием из раннего срока свершения её конечного событияпозднего срока, свершения её начального события и её ожидаемойпродолжительности.
Для работ, лежащих накритическом пути, никаких резервов времени нет и, следовательно, коэффициентнапряженности таких работ равен единице. Если работа не лежит на критическомпути, она располагает резервами времени и её коэффициент напряжённости меньшеединицы. Его величина подсчитывается как отношение суммы продолжительностейотрезков максимального пути, проходящего через данную работу, не совпадающих скритическим путём к сумме продолжительностей отрезков критического пути, несовпадающих с максимальным путем, проходящим через эту работу. В зависимости откоэффициента напряженности все работы попадают в одну из трёх зоннапряжённости:
– критическую –коэффициент напряженности больше 0,80;
– промежуточную –коэффициент напряженности лежит в интервале (0,50… 0,80).
– резервную – коэффициентнапряженности меньше 0,50.
Рассчитанные параметрысведены в таблицу 6.3.
Таблица 6.3 – Параметрыработ сетевого графикаКод работы Ожидаемая продолжительность, дн. Сроки начала, дн. Сроки окончания, дн. Резервы времени, дн. Коэффициент напряженности ранний поздний ранний поздний полный частный 1-го рода частный 2-го рода свободный 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0-1 2 2 2 1,00 1-2 12 2 2 14 14 1,00 1-3 5 2 2 7 13 6 6 0,70 1-4 6 2 2 8 14 6 6 0,70 1-5 7 2 2 9 17 8 8 0,70 2-6 8 14 14 22 22 1,00 3-6 9 7 13 22 22 6 6 0,70 4-6 8 8 14 22 22 6 6 0,70 5-6 5 9 17 22 22 8 8 0,70 6-7 11 22 22 33 33 1,00 6-8 9 22 22 31 35 4 4 0,77 7-9 6 33 33 39 39 1,00 8-9 4 31 35 39 39 4 4 0,77 9-10 5 39 39 44 49 5 5 0,69 9-11 4 39 39 43 45 2 2 0,88 9-12 16 39 39 55 55 1,00 10-12 6 44 49 55 55 5 5 0,69 11-12 10 43 45 55 55 2 2 0,88 12-13 6 55 55 61 67 6 6 0,75 12-14 8 55 55 63 63 1,00 12-15 7 55 55 62 68 6 6 0,75 13-16 12 61 67 79 79 6 6 0,75 14-16 16 63 63 79 79 1,00 15-16 11 62 68 79 79 6 6 0,75 16-17 1 79 79 80 80 1,00 17-18 6 80 80 86 86 1,00 18-19 1 86 86 87 87 1,00
Теперь можно рассчитатьпараметры СГ в целом:
– число событий nС = 20 в СГ, включая исходное;
– число работ nР = 27;
– коэффициент сложностиСГ kС = 1,35;
– длина критического путиLКР = 87 дней;
– директивный срок – 57дней;
– СКО продолжительностикритического пути – 2,00 дня;
– нормальное отклонениеот среднего значения – -15,00;
– вероятность свершенияконечного события – 0,99.
/> 
6.2 Сметазатрат на проведение работ
Себестоимостьразрабатываемого программного комплекса складывается из следующих составляющих:
– расходные материалы;
– командировочныерасходы;
– контрагентские расходы;
– расходы на покупныеизделия и специальное оборудование;
– заработная платасотрудников;
– отчисления насоциальные нужды;
– накладные расходы.

/>6.2.1 Расходные материалы
Перечень основныхиспользуемых расходных материалов приведен в таблице 6.4.
Таблица 6.4 –Используемые расходные материалыНаименование Единица измерения Количество Цена за единицу, руб. Сумма, руб. 1. Бумага лист 500 0,3 150,00 2. Тонер для лазерного принтера кг 0,5 700 350,00 3. CDR диск штук 1 15 15,00 4. Шариковая ручка штук 1 8 8,00
Итого
523,00
/> 
6.2.2Командировочные расходы
К данной статье расходовследует отнести расходы, связанные с необходимостью оплаты сотрудникамстоимости проезда до рабочего места. Предполагается, что все сотрудникипокупают месячные проездные билеты на один вид транспорта, цена которыхсоставляет 360,00 руб. Поскольку в разработке участвует 4 человека, а самаразработка длится три месяца, то общая смета расходов по данной статье составит4 320,00 руб.
/> 
6.2.3Контрагентские расходы
К контрагентским расходамможно отнести расходы, связанные с арендой машинного времени, цена за один часкоторого достигает 27,00 руб. При 6 часовом рабочем дне и необходимостииспользования ПЭВМ в течении 40 дней, то общая смета затрат по данной статьесоставит 6 480,00 руб.
/> 
6.2.4Расходы на покупные изделия и специальное оборудование
При разработкепрограммного продукта не возникло необходимости в закупке дополнительнойспециальной технической и иной литературы, какого-либо дополнительногооборудования или лицензионного программного обеспечения, поэтому расходы поданной статье отсутствуют.
/> 
6.2.5Заработная плата сотрудников
Затраты, связанные снеобходимостью выплаты сотрудникам заработной платы, приведены в таблице 6.5.
Таблица 6.5 – Затраты назаработную плату сотрудникамИсполнитель Месячный оклад, руб. Занятость, дней Фонд оплаты труда, руб 1. Лаборант 1 100,00 78 3 900,00 2. Инженер 1 570,00 144 10 276,00 3. Руководитель 1 830,00 91 7 570,00
Итого
21 746,00
С учетом того, чтопремия, выплачиваемая сотрудникам, составляет около 10% от заработной платысотрудников, итоговый фонд оплаты труда всех сотрудников за время разработкисоставит 23 921,00 руб.
/> 
6.2.6Отчисления на социальные нужды
Расходы, связанные сотчислениями на социальные нужды, приведены в таблице 6.6.
Таблица 6.6 – Отчисленияна социальные нуждыНаименование Процентная ставка, % Сумма, руб. 1. Отчисления в пенсионный фонд 28,00 6 697,88 2. Отчисления на социальное страхование 4,00 956,84 3. Отчисления на медицинское страхование 3,60 861,16
Итого
8 515,88
/> 
6.2.7Накладные расходы
В этой статье расходовучитываются расходы на управление и хозяйственное обслуживание, которые могутбыть отнесены прямым счетом на конкретную тему. В данном случае они составляют10% от всех предыдущих затрат.
/> 
6.2.8Смета затрат на выполнение всех работ
Суммарная смета затрат навыполнение всех работ приведена в таблице 6.7.
Таблица 6.7 – Сметазатрат на выполнение всех работНаименование статьи затрат Сумма, руб. 1. Расходные материалы 523,00 2. Командировочные расходы 4 320,00 3. Контрагентские расходы 6 480,00 4. Заработная плата сотрудников 23 921,00 5. Отчисления на социальные нужды 8 515,88 6. Накладные расходы 4 375,99
Итого
48 135,87
/> 
6.3 Анализтехнико-экономической эффективности
Как уже было сказановыше, цель дипломного проектирования – разработка программного комплекса дляцифрового моделирования радиолокационной обстановки. Использование программногокомплекса позволит снизить как стоимость, так и уменьшить сроки проектирования,разработки и настройки отдельных модулей и блоков, входящих в состав РЛС.
Сокращение материальныхзатрат и сроков разработки происходит за счет уменьшения количества выездов наиспытательный полигон для проверки технических решений и устройств в целом;почти полного предотвращения необходимости повторного изготовленияразработанных блоков и модулей из-за ошибок в проектировании при неправильномвыборе параметров и режимов работы.
Разработка подобногопрограммного комплекса стала возможным благодаря большойнаучно-исследовательской работе и практическим разработкам, проведеннымсотрудниками НТЦ ФГУП ЧРЗ «Полет», продолжающимся и в настоящее время.
Разрабатываемыйпрограммный комплекс не имеет аналогов и является перспективным изделием врамках моделирования процессов радиолокации и обработки принимаемыхрадиолокационных сигналов.
По предварительнымоценкам стоимость заказа программного комплекса в сторонней организации безразработки математического обеспечения может достигать 100 тыс. руб. При заказетакже на разработку математического обеспечения стоимость изделия можетувеличиться в несколько раз.

/>Заключение
В ходе дипломногопроектирования была разработана система цифрового моделированиярадиолокационной обстановки, удовлетворяющая требованиям задания на дипломноепроектирование. Предварительно были разработаны и описаны математические моделирадиолокационных объектов, основных модулей РЛС и связи между моделями.
Программный комплексможет использоваться по своему прямому назначению – получение файла,содержащего цифровую модель радиолокационной обстановки. Доработка программногокомплекса в рамках организации обмена данными с устройствами обработкирадиолокационной информации планируется произвести после окончания дипломногопроектирования.
Пояснительная запискаотражает все этапы разработки программного комплекса, начиная от разработкимоделей и заканчивая разработкой интерфейса пользователя. В пояснительнойзаписке также описаны мероприятия по вопросам безопасности жизнедеятельности, атакже приведено экономическое обоснование разработки. Сетевое планированиепозволило правильно выбрать сроки дипломного проектирования.

/>/>Списоксокращений
АЦП           –аналогово-цифровой преобразователь
БГШ           – белыйгаусовский шум
ВДТ            – видеодисплейная техника
ДНА – диаграмманаправленности антенны
ДОР – диаграмма обратногорассеивания
ЗС               –зондирующий сигнал
КЕО           –коэффициент естественного освещения
ЛЧМ           –линейно-частотная модуляция
МАИ          – малыеазимутные интервалы
НЛЧМ        –нелинейно-частотная модуляция
ПЛИС        –программируемые логические интегральные схемы
ПТЭ  – правилатехнической эксплуатации
ПЭВМ        –персональная электронно-вычислительная машина
РЛС – радиолокационнаястанция
РО              –радиолокационный объект
СГ              – сетевойграфик
ТИ              –точечный излучатель
ТЦ              –точечная цель
ЦАП           –цифро-аналоговый преобразователь
ЧМ             – частотнаямодуляция
ЭПР – эффективнаяплощадь рассеивания
DSP            –digital signal processor
EMF           –extended metafile
RAD           – rapid applications development

/>Литература
1.   Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. – М.: Радио и связь, 1983. – 536 с.
2.   Бакулев П. А.,Сосновский А. А. Радиолокационные и радионавигационые системы. – М.: Радио исвязь, 1994. – 296 с.
3.   Кук Ч., БернфельдМ. – М. Радиолокационные сигналы: Пер. с англ. / Под ред. В. С. Кельзона. – М.:Советское радио, 1971. – 568 с.
4.   Ширман Я. Д.Теоретические основы радиолокации. – М.: Советское радио, 1970. – 560 с.
5.   Теоретическиеосновы радиолокации / А. А. Коростелев, Н. Ф. Клюев, Ю. А. Мельник и др; Подред. В. Е. Дулевича. – М. Советское радио, 1978.–608 с.
6.   Сигналы и ихобработка в информационных системах / П. С. Акимов, А. И. Сенин, В. И. Соленов.– М.: Радио и связь, 1994. – 256 с.
7.   Баскаков С. И.Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 1988. – 448с.
8.   Купер Дж., МакгиллемК. Вероятностные методы анализа сигналов и систем: Пер. с англ. – М.: Мир,1989. – 376 с.
9.   Подбельский В. В.Язык С++: Учеб. пособие. – 4-е изд. – М.: Финансы и статистика, 1999. – 560 с.
10. ГОСТ 19.001-77.Единая система программной документации. Общие положения.
11. ГОСТ 19.201-78.Единая система программной документации. Техническое задание. Требования ксодержанию и оформлению.
12. ГОСТ 12.0.003-74ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы.
13. СанПиН 2.2.2.542-96. Гигиенические требования к видео дисплейным терминалам, персональнымэлектронно-вычислительным машинам и организации труда.
14. ГОСТ 12.1.030-81ССБТ И – 1.08.87. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.
15. ГОСТ 12.1.038-82ССБТ И – 1.04.88. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряженийприкосновения и токов.
16. СНиП 21-07-97.Классификация зданий по степени огнестойкости, конструктивной и функциональнойбезопасности.
17. СниП. 23-05-95.Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования.
18. ГОСТ29.05.006-85. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровнинапряженности и требования к проведению контроля на рабочих местах.
19. ГОСТ 12.1.003-83ССБТ. Шум общие требования безопасности.
20. ГОСТ 12.2.031-78.Производственное помещение. Общие эргономические требования.
21. ГОСТ 26387-84.Система «человек-машина». Основные понятия. Общие эргономические требования.
22. ГОСТ 12.2.032-78.Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
23. ГОСТ20.39.108-85. Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике.Номенклатура и порядок выбора.
24. Методическиеуказания по дипломному проектированию для студентов приборостроительногофакультета (Раздел «Охрана труда») / Составитель Н. М. Мирзаева; Под ред. А. И.Сидорова. – Челябинск: ЧПИ, 1989. – 15 с.
25. СТП ЮУрГУ04-2001. Стандарт предприятия. Курсовое и дипломное проектирование. Общиетребования к оформлению / Составители: Сырейшикова Н. В., Гузеев В. И., СурковИ. В., Винокурова Л. В. – Челябинск: ЮУрГУ, 2001. – 49 с.

/>Приложение А. Структура пакета данных
Таблица А.1 – Структурапакета данныхНазначение Формат Содержимое Примечание 1 2 3 4 1. Длина пакета в словах Int 32 0x0000LLLL Длина пакета без учета первого слова 2. Начало пакета данных Int 32
0xAAAAAAAA
0xBBBBBBBB
Маркер ЛЧМ
Маркер МОНО 3. Код периода НД Int 32 0x_Period_ Временной интервал между текущим НД и предыдущим НД 4. Номер пакета Int 32 0xNNNNNNNN Условный номер пакета 5. Код азимута Int 32 0x0000DDDD Код азимута 6. Код периода ЛЧМ | МОНО Int 32
0x_Period_CHM
0x_Period_MONO
Временной интервал между текущим НД ЛЧМ и предыдущим НД ЛЧМ
Временной интервал между текущим НД МОНО и предыдущим НД МОНО 7. Количество отсчетов Int 32 0x0000NNNN Количество отсчетов по дальности
8. Начало области отсчетов
1 слово данных
2 слово данных
…
N-1 слово данных
N слово данных
Int 32
Int 32
Int 32
…
Int 32
Int 32
0x33333333
0x55555555
0xSigValue
0xSigValue
…
0xSigValue
0xSigValue
Маркер канала Re
Маркер канала Im
Дальность 2, 1
Дальность 4, 3
…
Дальность 2N-2, 2N-3
Дальность 2N, 2N-1 9. Количество слов в служебной области Int 32 0x0000SSSS Число слов в служебной области
10. Начало служебной области
Команда | состояние 0
Служебное слово 0
Команда | состояние 1
Служебное слово 1
Служебная информация
Int 32
Int 32
Int 32
Int 32
Int 32
Int 32
0xDDDDDDDD
0xStatus00
0xService0
0xStatus01
0xService1
0xSSSSSSSS
Маркер начала служебной области
Состояние 0
Служебная информация
Состояние 1
Служебная информация
Служебная информация 11. Конец блока данных Int 32 0x00000000
Маркер конца блока
данных 1
/> 

ПриложениеБ. Заголовочный файл для реализации математических моделей
#ifndef __RADENV
#define __RADENV
//Описание структурысигнала
struct MSIGNAL
{
  ShortStringname;            //Название сигнала
  int    type;                 //Тип модуляции сигнала
                              //0 — МОНО;1 — ЛЧМ;
 //2 — НЛЧМ;
  double deviac;               //Девиация ЛЧМ, МГц
  DynamicArray koeffs;//Коэффициенты разложения в
 //ряд фазы НЛЧМ сигнала
  int    nes_frec;            //Несущая частота, МГц
  doubletime_imp;             //Длительность импульса, мкс
  DynamicArrayimps;   //Межимпульсные интервалы,
 //мкс
};
//Сценарий расстановкисигналов
struct SSIGNAL
{
  int    nsignal;              //Номер сигнала
  doubletime;                 //Время от предыдущего
 //сигнала, мкс
};
//Описание структуры РЛС
struct RLS
{
//АНТЕННА//
  double diagr_width;          //Ширинадиаграммы направ-
 //ленности по азимуту,град
  int   diagr_form;           //Форма диаграммы направ-
 //ленности
  doublespeed_vrash;          //Скорость вращения антен-
 //ны, об/мин
  double koeff_us;            //Коэффициент усиления
 //антенны, дБ
  int   angle_kod;            //Параметры датчика
 //угол-код
//ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО//
  doublemos_izluch;           //Мощность излучения, кВт
  doublefrec_sinhr;           //Частота синхронизации
 //РЛС, МГц
//ПРИНИМАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО//
  doublebgs;                  //Уровень БГШ, дБ/Вт
  doublemdaln;                //Максимальная дальность
 //при зондированиисигнала-
 //ми МОНО, км
  int   reg_sko;              //Число разрядов в АЦП
  int   levels;               //Число уровней квантования
 //АЦП
  int   frec_disc_adc;        //Частота дискретизации
 //АЦП, МГц
};
//Описание структуры«вершин» для распределенного объекта
struct TRO
{
  doubleaz;                   //Азимут вершины, град
  double poz;                 //Расстояние от РЛС, км
};
//Структура для заданияпараметров программы движения
//радиолокационногообъекта
struct PROG_MOVE
{
  doubled;                    //Расстояние от РЛС, км
  doublea;                    //Азимут объекта, град
  doublev;                    //Скорость объекта, м/с
};
//Описание структуры РО
struct RADOBJ
{
  int type_obj;               //Тип объекта
 //0 — точечная цель;
 //1 — протяженная помеха
 //2 — группа местников
  double      poz;            //Начальная дистанция, км
  double      az;             //Начальный азимут, град
  double      raz;            //Протяженность объекта по
 //азимуту, град
  double      rdaln;          //Протяженность объекта по
 //дальности, км
  double       epr;            //ЭПР, кв. м
  double      pow;            //Мошность вторичного
 //излучения, дб/Вт
  unsigned intmat_model;      //Математическая модель
  unsigned intk;              //Сложность модели
  unsigned intnumpt;          //Количество точечных
 //излучателей
  double       f_dopler;      //Доплеровская частота, Гц
  DynamicArraytro;       //Массив «вершин» для
 //распределенногообъекта
 DynamicArray pm;  //Массив с программой
 //движения
};
#endif